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缓冲垫层对水塔倾倒触地震动影响试验研究

作　者: 李恒勇
导　师: 房泽法
学　校: 武汉理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 拆除爆破触地震动量纲分析减震措施缓冲垫层
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

爆破拆除高大建筑物倒塌触地引起的触地震动已经超越了炸药爆炸引起的爆破震动,成为对周围受保护建构筑物的主要威胁。本文论述了触地震动的特点、研究现状和常用的控制触地震动的两种方法：一是从震源控制；二是从地震波的传播途径进行控制。塌落体塌落触地的过程复杂,与塌落体的结构、尺寸、材质有关。将触地震动简化为物理力学中的碰撞问题,利用冲击动力学理论研究了触地震动效应,对塌落体冲击触地产生的冲击荷载进行了理论分析。采用振动法对地面建筑物对地震波的响应问题进行了分析。对地表浅埋管件的受力影响进行了理论分析,减小塌落体冲量和铺设缓冲垫层能有效的降低触地震动并保护地下管件的安全。利用量纲分析的方法,得出反映触地振动速度和主频主要影响因素的量纲公式,并在模拟试验中对触地振动速度的量纲公式进行了验证,预测结果与试验相吻合。利用相似理论,对拆除水塔水箱触地引起的震动效应进行模拟试验,对缓冲垫层的减震效果进行研究,得出结果如下：(1)重锤下落高度和缓冲垫层厚度均不变时,振动速度随着距离的增加不断衰减,回归分析后发现,垂直方向的振速衰减要比水平径向快得多,且持续时间短；在缓冲垫层厚度不变,只改变重锤的下落高度,即只改变触地冲量时,垂直方向和水平径向的K、α值变化不大。这说明在拆除爆破前,可以利用小重锤试验,来预测场地的K、α值。(2)随着缓冲垫层厚度的增加,减震效果明显,试验中的减震率可达92%。但当垫层厚度大于某一临界值时,减震效果趋于平缓。这说明缓冲垫层的厚度对减震效果有一个临界值,当其厚度大于这个临界值时,减震效果便不再明显。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-20
  1.1 引言  10
  1.2 拆除爆破引起震动的研究现状  10-15
    1.2.1 国外研究进展  11-12
    1.2.2 国内研究进展  12-15
  1.3 触地震动的特点及减震方法  15-17
    1.3.1 触地震动的特点  15
    1.3.2 降低触地震动方法  15-17
      1.3.2.1 分段或折叠倒塌  16
      1.3.2.2 开挖减震沟  16-17
      1.3.2.3 铺设缓冲垫层  17
  1.4 课题研究的主要内容  17-18
  1.5 研究方法及技术路线  18-20
第2章触地震动的理论基础  20-36
  2.1 塌落体触地诱发的冲击荷载  20-24
    2.1.1 球面触地冲击荷载  20-22
    2.1.2 冲击荷载的一般特征  22-24
  2.2 建筑物对触地地震波的响应  24-30
    2.2.1 建筑物地震波响应的分析方法  24-26
    2.2.2 单自由度弹性体系的地震响应  26-30
      2.2.2.1 运动方程的建立  26-27
      2.2.2.2 运动方程的解  27-30
  2.3 地下结构对触地冲击的动力响应  30-35
    2.3.1 影响浅埋结构受力的主要因素  30-31
    2.3.2 地下管件的动力响应分析  31-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章塌落体触地震动的相似理论与量纲分析  36-48
  3.1 相似理论基础  36-37
    3.1.1 相似第一定理  36
    3.1.2 相似第二定理  36-37
    3.1.3 相似第三定理  37
  3.2 模拟实验  37
  3.3 量纲分析  37-40
    3.3.1 量纲分析的基本概念  37-38
    3.3.2 量纲齐次性  38
    3.3.3 量纲和谐原理  38
    3.3.4 雷利量纲分析方法  38-39
    3.3.5 π定理  39-40
  3.4 拆除爆破的量纲  40-46
    3.4.1 拆除爆破触地震动公式探讨  42-46
    3.4.2 触地震动主频的量纲分析  46
  3.5 本章小结  46-48
第4章缓冲垫层对触地震动影响的试验研究  48-64
  4.1 试验方案  48-49
  4.2 实验设备及测试仪器  49-54
    4.2.1 试验设备及材料  49
    4.2.2 测试系统  49-50
    4.2.3 测试仪器概述  50-54
      4.2.3.1 仪器特点  50-51
      4.2.3.2 技术指标  51
      4.2.3.3 传感器与仪器配置对应表  51-52
      4.2.3.4 检波器(传感器)鉴定及标定参数--垂直传感器  52-53
      4.2.3.5 检波器(传感器)鉴定及标定参数--水平传感器  53-54
  4.3 测点布置及传感器安装  54-55
    4.3.1 测点布置原则  54
    4.3.2 传感器的安装  54-55
    4.3.3 试验的测点布置  55
  4.4 试验内容及数据记录  55-59
  4.5 试验结果分析  59-63
    4.5.1 质点峰值振速衰减规律  59-61
    4.5.2 缓冲垫层减震效果分析  61-63
  4.6 本章小结  63-64
第5章总结与展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表论文情况  69

缓冲垫层对水塔倾倒触地震动影响试验研究

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